裸果木起源于古地中海,为亚洲中部荒漠区分布的第三纪孑遗植物种,对研究旱生植物演化过程具有重要的科学价值.以一年生裸果木(Gymnocarpos przewalskii)实生苗为材料,在盆栽条件下用质量浓度为0.4％、0.8％、1.2％和1.6％的NaCl溶液进行盐胁迫处理,测定各NaCl处理下裸果木幼苗叶片的抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、叶绿素含量、相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量以及株高、基径,根、茎、叶、总干重,根冠比变化,探讨裸果木幼苗对盐胁迫的生理耐受性.结果显示,(1)随着盐胁迫程度的加重,裸果木幼苗株高、基径,以及根、茎、叶干重和总干重整体呈下降趋势,而根冠比呈上升趋势;裸果木幼苗株高、基径和根干重在0.4％NaCl处理下较对照变化不显著,但其茎干重、叶干重和总干重在各NaCl处理下均显著低于对照.(2)随着盐胁迫程度的加重,裸果木幼苗叶片的可溶性糖(SS)含量、可溶性蛋白(SP)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性均先升高后降低,而脯氨酸(Pro)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、REC、MDA含量均呈持续升高趋势;在0.8％NaCl处理下,叶片SS、SP含量下降,SOD、POD活性减弱,REC、MDA含量显著升高,严重抑制了干物质的合成与积累.(3)随着盐胁迫程度的加重,裸果木幼苗叶片的叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量和类胡萝卜素含量均明显降低.研究发现,在盐胁迫条件下,裸果木幼苗的生长受到了不同程度的抑制,其叶片可以通过提高渗透调节物质含量和增强抗氧化酶系统活性来适应盐胁迫环境,从而具备一定的耐盐能力;当NaCl浓度超过0.4％时,裸果木生长显著受抑,渗透调节和抗氧化能力有所减弱,膜系统受到明显的损伤.

为了揭示裸果木的遗传多样性和遗传结构,采用SCoT分子标记对新疆7个裸果木自然种群201个植株进行分析.结果表明12条引物共扩增出145个位点,在物种和种群水平上裸果木多态位点百分率分别为97.24％和76.45％,Nei's遗传多样性指数分别为0.263 8和0.213 7,Shannon's信息多样性指数分别为0.408 1和0.331 6,说明裸果木具有较高的遗传多样性,且物种水平遗传多样性略高于种群水平;遗传分化系数为0.183 9,说明其遗传变异主要来自种群内,种群间存在一定程度的分化;Mantel检验结果表明裸果木种群地理距离与遗传距离不存在显著相关性;运用主坐标分析(PCoA)和STRUCTURE分析对裸果木个体间亲缘关系聚类分析的结果存在一定差异,但总体上结果是一致的.裸果木的遗传多样性和遗传结构可能与进化历史、繁育系统、地理隔离和人为干扰有关.

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)是亚洲中部荒漠区少有的第三纪孑遗物种,由于气候变化及人为干扰,其自然种群分布范围不断缩小.种子扩散作为植物生活史过程中的重要阶段,不仅对物种生存及其多样性至关重要,还影响物种分布范围和局部丰度.2015年和2016年分别在新疆哈密地区,采用布设种子收集器的方法,对其自然种群种子扩散的时空动态进行了定点连续观测.结果表明:该物种于当年6月上旬开始扩散,2015年略早于2016年.每年种子扩散持续时间约两个月,扩散趋势为单峰曲线,且呈集中大量扩散的模式,扩散高峰期与当年初次月降水高峰期吻合;在顺风的正南和东南方向上,种子扩散密度大且距离远;种子扩散主要集中在母株冠幅下,随着距母株距离的增加,种子扩散密度减少,二者间存在极显著的负相关性(P＜0.01),由于裸果木枝条繁多,对风力强度起到了一定的阻碍作用,可能是造成种子集中扩散在母株下的原因.裸果木种子扩散受外界环境(降水、风向)和自身因素等方面的影响,当种子在大量降水前完成扩散,将有利于种子在适宜的微生境萌发,是对多风、干旱的恶劣生境的一种长期适应.

基于样方调查,对深圳七娘山高岭古村风水林群落进行1500 m2的样地调查,分析其物种组成和群落结构特征,旨在为该群落的保护、利用与发展提供科学依据.结果如下:(1)群落种类丰富,共有维管植物117种,其中蕨类植物5科7属8种,裸子植物1科1属1种,被子植物49科78属108种.种子植物属的地理成分以热带分布占优,高达91.13％;(2)群落外貌终年常绿,无明显季相变化和林冠起伏,层间结构丰富.其中乔木层以黄桐(Endospermum chinense)、肉实树(Sarcosperma laurinum)和银柴(Aporusa dioica)为主要优势种,次之有乌檀(Nauclea officinalis)、胭脂(Artocarpus tonkinensis)等;灌木层以九节(Psychotria rubra)、大沙叶(Pavetta arenosa)为主要优势种,而草本层以金毛狗(Cibotium barometz)为优势种;(3)群落Raunkiaer频度规律为A>B>C>D>E,C级和D级仅占3.65％,无E级分布,可见群落偶见种多,多优势种相互制约;(4)物种多样性方面,Simpson多样性指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均表现为乔木层>灌木层>草本层,与邻近保存较好的大鹏半岛香蒲桃风水林群落和钝叶假蚊母树群落,以及东莞的臀果木-黄桐风水林群落相比有着更高的物种多样性和均匀度;(5)优势种群年龄结构分析表明,乌檀种群为衰退状态,黄桐和肉实树种群处于增长阶段,群落在未来的发展中可能会演化成以黄桐和肉实树等中生性树种为主的中生常绿阔叶林.

为探究裸果木再生体系建立的影响因素,确定其不定芽发生的起源,该研究以裸果木健壮植株的茎段为外植体,采用6-BA和IBA不同浓度组合,筛选愈伤增殖及不定芽再生的最佳浓度组合,确定生根诱导的关键影响因素,建立再生体系,并对其不定芽分化进程进行解剖结构分析,以确认其起源.结果表明:(1)裸果木茎段的最佳愈伤增殖培养基为MS+1 mg·L-1 IBA+1 mg·L-1 6-BA+30 g·L-1蔗糖+7 g·L-1琼脂,主体间效应分析表明IBA为关键影响因素;愈伤大小随IBA浓度增加呈现先升高后下降的趋势.(2)最佳不定芽诱导培养基为MS+0.5 mg·L-1 6-BA+30 g·L-1蔗糖+7 g·L-1琼脂,诱导不定芽数量为4.9个/块,生芽率达92.3％.(3)生根诱导中,SH基本培养基和蔗糖浓度为关键因素,最佳生根培养基为SH+0～10 g·L-1蔗糖+7 g·L-1琼脂,生根率达91.3％.(4)解剖结构观察发现,不定芽起源于愈伤表层的分生细胞,为外起源.该研究通过器官发生途径建立了裸果木的再生体系,确定了不定芽为外起源,为裸果木这一珍稀濒危的林木种质资源保护及可持续利用奠定了研究基础,并为其未来的发展利用提供了有效途径.